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玉米的水肥空间耦合效应研究

玉米的水肥空间耦合效应研究

作者：邢维芹西北农林科技大学

学位级别：硕士

干旱和半干旱地区水分不足是影响作物产量的主要因素，但同时，这一地区也存在灌溉水的利用效率低和灌溉水的浪费现象。在农业用水日趋紧张的情况下，通过各种水肥管理措施提高干旱和半干旱地区有限的灌溉水的利用效率是这一地区农业所... 详细信息

干旱和半干旱地区水分不足是影响作物产量的主要因素，但同时，这一地区也存在灌溉水的利用效率低和灌溉水的浪费现象。在农业用水日趋紧张的情况下，通过各种水肥管理措施提高干旱和半干旱地区有限的灌溉水的利用效率是这一地区农业所面临的重要课题。水肥耦合和亏缺灌溉是提高水分利用效率的两项重要措施。本文以玉米为供试材料，通过大田和盆栽试验相结合的方式，研究了亏缺灌溉条件下玉米水肥空间耦合，选择出了最佳水肥空间耦合方式，并探讨了不同耦合方式对作物各项生理指标及土壤水分和养分的运动的影响，从机理上探讨了不同耦合方式对产量和水分利用率的不同影响的原因。大田试验主要处理有：常规灌水施肥（全生育期灌水量为2500 m3/ha），均匀施肥均匀灌水（全生育期灌水理为1200 m3/ha），均匀施肥交替灌水（全生育期有两个灌水水平，1200 m3/ha、600 m3/ha），水肥同区交替灌水（全生育期有两个灌水水平，1200 m3/ha、600 m3/ha），水肥异区交替灌水（全生育期有两个灌水水平，1200 m3/ha、600 m3/ha）。主要结论如下：（1）在干旱半干旱地区，进行夏玉米生产，大幅度节约灌溉水用量（全生育期灌水量从2250 m3/ha 降低到1200 m3/ha、1125 m3/ha、600 m3/ha），对作物产量影响较小，产量下降幅度在10%-15%之间。但作物对灌溉水的利用率却大幅度提高。与充分灌水处理相比，灌水量为600 m3/ha的处理水分利用率提高幅度平均达31.63%，灌水量为562.5m3/ha的处理水分利用率提高40.77%、灌水量为300的处理水分利用率可提高143.22%。（2）在全生育期灌水量为1125 m3/ha和600 m3/ha的水平下，均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水三种不同水肥空间耦合方式中，水肥异区交替灌水为水肥最佳空间耦合方式，在这三种耦合方式中，水肥异区交替灌水的产量和水分利用率最高。（3）水肥异区交替灌水为一种局部灌水方式，其能够提高水分利用率的原因是可减少蒸发面积，从而减少灌溉水的蒸发损失;对养分的淋溶损失少，使肥料养分主要存在于60cm以上土层。（4）在水肥异区交替灌水条件下，灌溉水和肥料养分向未灌水区或未施肥区的运动对于这种水肥空间耦合方式较高产量和水分利用率的形成具有重要意义。（5）水肥异区的空间耦合方式可使根系保持较高的活力和长度，植株对养分的吸收增加，处理后期叶片的叶绿素含量和光合速率均较高，植物的耐干旱胁迫的保护酶系统（SOD、MDA）的活性也较高。这也是这种水肥空间耦合方式产量较高的重要原因之一。（6）作物收获后，水肥异区交替灌水空间耦合方式残留养分主要存在于60cm以上土层，有利于提高土壤肥力、减少肥料对环境的污染。本研究创新点如下：（1）首次将亏缺灌溉和水肥空间耦合相结果，并在干旱和半干旱具有灌溉条件的地区运用，探讨了其对作物产量和各项生理指标的影响。（2）系统研究了亏缺灌溉下的水肥空间耦合对土壤养分、水分运动，养分在土壤中的残留，及与产量形成的各项生理指标的变化。提示了不同灌水量下不同水肥空间耦合方式对作物产量和水分利用率影响的原因。（3）首次提出水肥异区交替灌水有利于肥料养分在40-60cm土层残留、从而可减少肥料对环境的污染和提高土壤肥力的观点。

关键词：玉米亏缺灌溉水肥空间耦合水肥异区交替灌水生理指标

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半干旱地区玉米的水肥空间耦合效应研究

农业工程学报 2002年第6期18卷 46-49页

作者：邢维芹王林权骆永明李立平李生秀中国科学院南京土壤研究所西北农林科技大学

在半干旱地区的杨凌 ,通过对大田夏玉米在拔节期和抽雄期进行灌溉水和氮肥的不同数量和空间耦合处理 ,研究了不同耦合方式对玉米生理特性和产量的影响及其节水效果 ,结果表明 :在全生育期灌水量为 112 5 m3/ hm2和 60 0m3/ hm2 的水平... 详细信息

在半干旱地区的杨凌 ,通过对大田夏玉米在拔节期和抽雄期进行灌溉水和氮肥的不同数量和空间耦合处理 ,研究了不同耦合方式对玉米生理特性和产量的影响及其节水效果 ,结果表明 :在全生育期灌水量为 112 5 m3/ hm2和 60 0m3/ hm2 的水平下 ,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水 3种水肥空间耦合方式的产量之间不存在显著差异 (P <0 .0 5 ) ;玉米全生育期灌水量从 2 2 5 0 m3/ hm2下降到 60 0 m3/ hm2 ,玉米产量下降幅度小于 15 .2 6% ;在相同灌水量下 ,水肥异区交替灌水和水肥同区交替灌水的根系活力、光合速率、产量和灌溉水利用效率较高 ;在试验范围内 ,灌水量越高 ,水分利用效率越低。以上结果表明 ,在杨凌地区夏玉米生产中仍有较大的节水潜力 ;在试验条件下 ,每次灌水 5 62 .5m3/ hm2 。

关键词：半干旱地区夏玉米水肥空间耦合产量生理指标

0.5mol L^(-1) NaHCO_3提取土壤氮磷钾的研究

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土壤通报 2009年第2期40卷 338-343页

作者：李立平张佳宝邢维芹中国科学院封丘农业生态实验站江苏南京210008 河南工业大学化学化工学院河南郑州450001 土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008

为了探讨0.5molL-1NaHCO3提取铵态氮及在我国土壤上提取氮、磷、钾的效果,本研究采集我国各地土壤样品30份,用0.5molL-1NaHCO3提取,分别用流动分析、钼蓝比色和火焰光度法测定提取液中的无机氮、磷和钾的含量;同时,分别用1molL-1KCl和1m... 详细信息

为了探讨0.5molL-1NaHCO3提取铵态氮及在我国土壤上提取氮、磷、钾的效果,本研究采集我国各地土壤样品30份,用0.5molL-1NaHCO3提取,分别用流动分析、钼蓝比色和火焰光度法测定提取液中的无机氮、磷和钾的含量;同时,分别用1molL-1KCl和1molL-1中性醋酸铵提取土壤无机氮、钾;选择部分土样用盆栽试验测定土壤氮、磷和钾的有效性。将以上结果与0.5molL-1NaHCO3提取结果对比,结果表明,0.5molL-1NaHCO3提取的无机氮总量、磷和钾的数量与盆栽试验中植物氮、磷和钾的吸收数量均达到P<0.01的显著水平;0.5molL-1NaHCO3提取的无机氮数量约为1molL-1KCl的2倍,提取的铵态氮、硝态氮和亚硝态氮、无机氮总量均与1molL-1KCl提取的对应养分数量相关性达到P<0.01的显著水平;0.5molL-1NaHCO3提取的钾数量少于1molL-1中性醋酸铵。0.5molL-1NaHCO3提取铵态氮的数量与盆栽试验中植物氮吸收量之间达到P<0.05的显著水平。1molL-1KCl和1molL-1中性醋酸铵提取氮、钾数量与0.5molL-1NaHCO3提取的数量之比还受到土壤pH的影响。以上结果表明,0.5molL-1NaHCO3提取剂适合作为我国土壤的氮、磷、钾的联合提取剂,这种提取剂也可用于土壤铵态氮的提取。

关键词： 0.5 mol L^-1 NaHCO3 土壤联合提取氮磷钾

影响土壤中PAHs降解的环境因素及促进降解的措施

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土壤通报 2007年第1期38卷 173-178页

作者：邢维芹骆永明李立平中国科学院南京土壤研究所土壤与环境生物修复研究中心江苏南京210008 河南工业大学化学化工学院河南郑州450052

土壤中的多环芳烃(PAHs)类有机污染物的生物有效性低,不易降解。本文综述了影响污染土壤中多环芳烃降解的环境因素和促进降解措施的研究进展。影响土壤中多环芳烃降解的因素,包括水分、养分、土壤物理条件等;促进土壤中多环芳烃降解的... 详细信息

土壤中的多环芳烃(PAHs)类有机污染物的生物有效性低,不易降解。本文综述了影响污染土壤中多环芳烃降解的环境因素和促进降解措施的研究进展。影响土壤中多环芳烃降解的因素,包括水分、养分、土壤物理条件等;促进土壤中多环芳烃降解的措施有:向污染土壤添加有机溶剂、利用冯顿反应、添加堆肥和有机物料等。从目前研究来看,应当通过促进多环芳烃从土壤上解吸和培育具有较高多环芳烃降解能力的微生物来促进多环芳烃污染土壤的修复。

关键词：土壤多环芳烃降解环境因素措施

不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅、镉稳定效果的研究

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环境科学学报 2012年第7期32卷 1717-1724页

作者：李立平邢维芹向国强杨亮茹张浩张经纶河南工业大学化学化工学院郑州450001

为了研究铅冶炼形成的重金属复合污染石灰性土壤中重金属的稳定方法,在污染土壤(Pb、Cd含量分别为2337和21.4mg·kg-1)中分别加入磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、石灰、盐酸、磷酸,通过盆栽试验探讨了不同添加剂对土壤重金属有效性和黑麦草(Lo... 详细信息

为了研究铅冶炼形成的重金属复合污染石灰性土壤中重金属的稳定方法,在污染土壤(Pb、Cd含量分别为2337和21.4mg·kg-1)中分别加入磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、石灰、盐酸、磷酸,通过盆栽试验探讨了不同添加剂对土壤重金属有效性和黑麦草(Lolium perenne ***)性状的影响.结果表明,加入石灰显著降低了土壤中DTPA-Cd含量,但对DTPA-Pb含量无显著影响;加入盐酸显著增加了土壤DTPA-Cd含量,对DTPA-Pb含量无明显影响.磷酸二氢钾、磷酸二氢钾与盐酸配合、磷酸二氢钙和磷酸均显著降低了土壤DTPA-Pb(降低幅度为39.5%～47.8%)和DTPA-Cd含量(降低幅度为10.5%～19.4%)(p<0.05),且磷酸二氢钾和盐酸配合处理与单独加入磷酸二氢钾处理相比,土壤DTPA-Pb含量下降了12.6%(p<0.05).磷酸二氢钾和盐酸配合处理土壤的Olsen-P含量和pH均显著低于单独加入磷酸二氢钾处理.加入石灰和盐酸处理的植物产量显著低于除对照外的其它处理,其余处理地上部产量比对照增加了100%～140%.加入盐酸显著增加了植物地上部镉含量,各处理均显著降低了植物地上部铅含量(p<0.05).

关键词：铅冶炼污染土壤稳定盐酸

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土壤养分分析的现代化

土壤 2004年第3期36卷 243-250页

作者：李立平张佳宝邢维芹张俊信秀丽中国科学院南京土壤研究所南京210008

农业生产的发展和人们对环境质量的关注对土壤养分分析提出了更高的要求,土壤养分分析需要应对更大数量的样品和需要更快的分析速度,因此现代化成为土壤养分分析的必由之路。本文对近20年来联合提取剂(AB-DTPA、0.5 mol/L NaHCO3水溶液... 详细信息

农业生产的发展和人们对环境质量的关注对土壤养分分析提出了更高的要求,土壤养分分析需要应对更大数量的样品和需要更快的分析速度,因此现代化成为土壤养分分析的必由之路。本文对近20年来联合提取剂(AB-DTPA、0.5 mol/L NaHCO3水溶液、0.01 mol/L CaCl2水溶液、Kelowna提取剂、锶-柠檬酸提取液、水)、仪器分析技术(流动分析、色谱、毛细管电泳、原子发射光谱、电极法)在土壤养分分析中的应用和土壤采样和分析自动化的发展进行了回顾。总起来说,土壤养分分析的现代化已取得了相当大的进展,但是,在现有自动分析中,土样混匀和土壤含水量测定仍是土壤养分分析自动化中需要深入研究的问题,可能的解决途径是在适当降低分析结果的准确性上追求较快的分析速度。

关键词：土壤养分分析联合提取剂仪器分析自动化

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半干旱区夏玉米的水肥空间耦合效应

农业现代化研究 2001年第3期22卷 150-153页

作者：邢维芹王林权李生秀西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

通过大田试验就半干旱区非充分灌溉条件下水肥的空间耦合 (水肥异区、水肥同区、固定灌水、交替灌水 )对夏玉米的产量影响进行了研究 ,并通过对某些生理指标的测定 ,探讨了影响产量的原因。结果表明 ,与常规灌水施肥方式相比 ,非充分灌... 详细信息

通过大田试验就半干旱区非充分灌溉条件下水肥的空间耦合 (水肥异区、水肥同区、固定灌水、交替灌水 )对夏玉米的产量影响进行了研究 ,并通过对某些生理指标的测定 ,探讨了影响产量的原因。结果表明 ,与常规灌水施肥方式相比 ,非充分灌溉条件下不同水肥空间耦合灌水量减少一半 ,籽粒产量下降 7%— 16% ,根系吸收养分能力、光合速率、蒸腾效率明显增加 ,而叶面积、蒸腾速率和硝酸还原酶活性均无明显变化。其中以水肥异区交替灌水的产量降低最小 ,表明这是非充分灌溉条件下较好的一种水肥耦合形式。

关键词：夏玉米水肥空间耦合效应水肥异区交替灌溉半干旱区

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不同小尺度下潮土重金属有效性空间变异研究

土壤 2006年第6期38卷 782-789页

作者：李红伟李立平邢维芹河南工业大学化学化工学院郑州450052

分别以10cm×10cm和2m×2m的网格对潮土（底锈干润雏形土）地区两块面积为1m×1m（1号区）（砂壤土）和30m×18m（2号区）（壤质黏土）的两块样区进行采样，研究其土壤重金属有效性的空间变异。结果表明。DTPA提取态Cu、Zn、Pb、Mn含量... 详细信息

分别以10cm×10cm和2m×2m的网格对潮土（底锈干润雏形土）地区两块面积为1m×1m（1号区）（砂壤土）和30m×18m（2号区）（壤质黏土）的两块样区进行采样，研究其土壤重金属有效性的空间变异。结果表明。DTPA提取态Cu、Zn、Pb、Mn含量变异系数在22．4％，75．9％之间：1号区各元素含量平均值和变异系数均大于2号区对应元素：1号区Zn变异系数最大。地统计学分析表明。4种重金属有效态含量在1号区的块金值和基底效应均小于2号区。其中以2号区Pb的数值最大、Mn次之。两种尺度下。Pb都是4种元素中空间分布受随机性因素影响最大的元素：重金属有效性的空间分布均表现出等值线与作物种植行近似平行的现象。尤其以Pb、Cu和Mn最为明显。以上结果表明，2m×2m的网格更有利于反映潮土重金属有效性的空间变异受人为因素的影响，潮土重金属有效性的空间变异还受到土壤质地、耕作活动、元素类型等因素的影响。

关键词：潮土重金属有效性空间变异性小尺度

蜂窝煤灰渣对酸性和石灰性污染土壤中重金属的稳定研究

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环境科学学报 2017年第8期37卷 3169-3176页

作者：曹恩泽李立平邢维芹刘辉赵强刘慧河南工业大学化学化工学院郑州450001

本研究的目的是探讨不同洗涤蜂窝煤灰渣在不同酸碱性土壤中对重金属的稳定效果.在酸性的淳安土壤(铅、镉、铜、锌污染)和石灰性的济源土壤(铅、镉污染)中以4%用量加入灰渣,培养60 d后测定土壤性质.结果表明,灰渣对淳安土壤pH和EC值的增... 详细信息

本研究的目的是探讨不同洗涤蜂窝煤灰渣在不同酸碱性土壤中对重金属的稳定效果.在酸性的淳安土壤(铅、镉、铜、锌污染)和石灰性的济源土壤(铅、镉污染)中以4%用量加入灰渣,培养60 d后测定土壤性质.结果表明,灰渣对淳安土壤pH和EC值的增加效果要大于对济源土壤的影响.原灰渣、硫酸洗灰渣和盐酸洗灰渣加入淳安土壤均可显著降低土壤DTPA提取态铅、镉、铜和锌的含量(p<0.05),灰渣对济源土壤DTPA提取态重金属的含量影响较小.对于济源土壤,硫酸洗和盐酸洗灰渣与磷酸盐结合施用后土壤DTPA-Pb含量分别下降20.9%和33.1%.对于淳安土壤,加入3类灰渣后土壤DTPA-Pb含量下降26.8%~41.8%;对于淳安土壤,不论是单独施用还是与磷酸盐结合施用,硫酸洗灰渣对铜、锌稳定效果均强于盐酸洗灰渣.以上结果说明,蜂窝煤灰渣在酸性土壤中对重金属有更强的稳定作用,硫酸洗灰渣和盐酸洗灰渣对土壤重金属的稳定作用存在差异.

关键词：蜂窝煤灰渣洗涤酸性土壤石灰性土壤重金属